انتقل إلى المحتوى 
جدول المحتويات
مع استمرار توسع أنظمة الطاقة المتجددة عالميًا، تُصبح البنية التحتية الكهربائية المتينة والمتوافقة مع المعايير أمرًا بالغ الأهمية لضمان توصيل الطاقة بأمان وكفاءة. سواءً في منظومة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، أو مزرعة توربينات الرياح، أو منشأة توليد الطاقة الكهروضوئية، فإن نظام التوصيلات الكهربائية، وهو العمود الفقري الذي يحمي الموصلات ويوجهها عبر البيئات القاسية والمتنوعة، يُعدّ أحد المكونات الأساسية التي غالبًا ما يتم إغفالها.
الأنابيب الكهربائية ليست مجرد هياكل سلبية؛ بل تؤثر بشكل مباشر على متانة التركيب، وحماية البيئة، وسهولة الصيانة، والامتثال للوائح التنظيمية. يُعد اختيار نظام التوصيل المناسب أمرًا بالغ الأهمية، لا سيما في مشاريع الطاقة المتجددة حيث يكون التعرض للأشعة فوق البنفسجية، والرطوبة، ودرجات الحرارة القصوى، والاهتزازات، وحتى المياه المالحة أمرًا شائعًا.
يقدم هذا الدليل نظرة عامة شاملة على أساسيات قنوات التوصيل الكهربائية، المصممة خصيصًا لأنظمة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية الحركية. سنتناول أنواع قنوات التوصيل، واستخداماتها المناسبة في أنظمة الطاقة الجديدة، والاعتبارات الأساسية لاختيار موادها في سياق الطاقة المتجددة.
ما هو الموصل الكهربائي؟
الأنابيب الكهربائية هي نظام أنابيب مصمم لتغليف وحماية الأسلاك الكهربائية من التلف الميكانيكي والرطوبة والتآكل والتلف الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية والحرائق. يضمن هذا النظام سلامة الأفراد والأنظمة من خلال الحفاظ على سلامة الدوائر الكهربائية وتقليل مخاطر قصر الدوائر الكهربائية وأعطال القوس الكهربائي والتعرض المادي.
في تطبيقات الطاقة المتجددة، تؤدي الأنابيب الكهربائية وظائف حيوية في:
- حماية الكابلات من الأضرار البيئية
- ضمان الامتثال لقوانين NEC وCEC والرموز المحلية
- دعم التركيبات المنظمة والقابلة للصيانة
- تسهيل التوجيه الآمن عبر مسافات طويلة، تحت الأرض أو فوق الرأس
8 أنواع شائعة من الأنابيب الكهربائية
يمكن تصنيف الأنابيب الكهربائية عمومًا إلى أنواع معدنية وغير معدنية. ولكل منها خصائص مميزة تناسب تطبيقات محددة.
نوع القناة | مادة | التطبيقات الشائعة | الميزات الرئيسية |
فني طوارئ طبية | الفولاذ (المجلفن) | المباني التجارية الداخلية، والأعمال الصناعية الخفيفة، والأسقف والجدران المخفية | خفيفة الوزن، سهلة الانحناء، غير مناسبة للدفن |
آر إم سي | الفولاذ المجلفن السميك | المناطق الخارجية المكشوفة/المناطق عالية التأثير | أطراف ملولبة متينة للغاية ومقاومة للتآكل |
اي ام سي | الفولاذ (متوسط الجدار) | التطبيقات الصناعية والخارجية، أخف وزناً من RMC | أخف وزنًا وأرخص من RMC، ومناسب للاستخدام المكشوف |
بولي كلوريد الفينيل | كلوريد البولي فينيل الصلب | سكنية وتجارية وخدمية - تُستخدم فوق الأرض وتحتها | مقاوم للتآكل، غير معدني، مطابق للجدول 80 للقوة |
الأنف والأذن والحنجرة | البلاستيك المموج | تجاويف الجدران الداخلية، الأماكن الجافة (غير مخصصة للدفن المباشر أو الاستخدام المكشوف) | تركيبات خفيفة الوزن ومرنة وقابلة للتركيب السريع |
LFMC | المعادن المرنة | المحركات والمضخات وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء على الأسطح والمعدات المعرضة للاهتزازات | مرنة، مقاومة للماء، مناسبة للأماكن الرطبة |
شركة اف ام سي | أنابيب معدنية حلزونية | البيئات الداخلية الجافة، توصيلات المعدات | المرونة في المساحات الضيقة، وليس مقاومة للماء |
البولي إثيلين عالي الكثافة | البولي إيثيلين عالي الكثافة | خطوط أنابيب طويلة تحت الأرض (الحفر الاتجاهي، ومزارع الطاقة الشمسية، والاتصالات) | مرنة، مقاومة للماء، مثالية للتركيب بدون حفر |
تطبيقات الأنابيب فوق الأرض مقابل الأنابيب تحت الأرض
تتنوع تطبيقات التركيبات الكهربائية بشكل كبير، وغالبًا ما تتضمن مشاريع الطاقة المتجددة مزيجًا من تمديدات الأنابيب فوق الأرض وتحتها، وذلك حسب تصميم الألواح الشمسية والتوربينات والمحولات ونقاط توصيل الشبكة. وتفرض كل بيئة متطلبات ميكانيكية وبيئية وتنظيمية مختلفة على نظام الأنابيب.
قناة فوق الأرض
قناة فوق الأرض يشير إلى أي مسار سباق معرض للهواء الطلق، بما في ذلك تلك المثبتة على أسطح المنازل، وأنظمة رفوف الطاقة الشمسية، وأبراج توربينات الرياح، وأعمدة المرافق، أو الخارجيات للمباني.
اعتبارات رئيسية للاستخدام فوق الأرض:
- التعرض للأشعة فوق البنفسجية: يمكن لأشعة الشمس أن تُسبب تدهور البلاستيك غير المُقاوم للأشعة فوق البنفسجية، مما يُسبب هشاشته وتشققه. لذلك، يُنصح باستخدام بولي كلوريد الفينيل المُقاوم للأشعة فوق البنفسجية أو الملون (غالبًا باللون الرمادي أو الأبيض أو البرتقالي).
- الحماية الميكانيكية: قد تؤثر الأدوات أو المعدات المتساقطة أو العوامل الجوية (مثل حبات البَرَد أو الحطام الذي تحمله الرياح) على الأنابيب. استخدم أنابيب PVC من الجدول 80 أو الأنابيب المعدنية في المناطق عالية الخطورة.
- المقاومة للتآكل: يجب أن تكون جميع التركيبات والأشرطة المكشوفة مقاومة للتآكل (على سبيل المثال، الفولاذ المقاوم للصدأ أو المعدن المطلي).
قناة تحت الأرض
تحت الأرض أو قناة مدفونة مباشرة وهو أمر شائع في مزارع الطاقة الشمسية الكهروضوئية، وحقول توربينات الرياح، ومنشآت الطاقة الكهرومائية حيث يجب توجيه الموصلات عبر مسافات طويلة مع الحد الأدنى من تعطيل السطح.
اعتبارات رئيسية للاستخدام تحت الأرض:
- مانع التسرب للرطوبة: تُصنّف القوانين الأنابيب الجوفية على أنها "موقع رطب". يُفترض دخول الماء، لذا يجب أن تكون الموصلات مُصمّمة لتحمل الظروف الرطبة.
- الحماية الميكانيكية: غالبًا ما تُغلَّف الأنابيب بالخرسانة أو تُوضع على طبقات رملية لمنع تلفها بسبب الصخور أو ترسبها. يجب أن يتوافق عمقها وطريقة ردمها مع المعايير.
- الاستمرارية: يجب أن تكون الوصلات محكمة الغلق ضد الماء أو تستخدم تجهيزات مخصصة للدفن المباشر لمنع تدهور الكابل.
- شريط تحذيري: في كثير من الأحيان يتم دفن شريط العلامة البلاستيكية فوق القناة لتحذير الحفارات المستقبلية.
جدول مقارنة بين الأنابيب فوق الأرض وتحتها
طلب | فوق الأرض | تحت الأرض |
التعرض النموذجي | ضوء الشمس، المطر، الثلج، التأثير المادي (الأدوات، الحيوانات، المركبات) | التربة والرطوبة والأحمال المتغيرة والتعرض للمواد الكيميائية وضغط الردم الفيزيائي |
متطلبات القناة | مقاوم للأشعة فوق البنفسجية، ومقاوم للتآكل، وقوة بدنية عالية | أختام مانعة لتسرب المياه؛ مقاومة للتآكل؛ قوة فيزيائية عالية؛ كابلات مصممة للمواقع الرطبة |
المواد الشائعة | بولي كلوريد الفينيل الصلب (المقاوم للأشعة فوق البنفسجية)، EMT، IMC، RMC، LFMC | بولي كلوريد الفينيل الصلب (الجدول 40/80)، قنوات البولي إيثيلين عالي الكثافة، RMC (محدود)، بولي كلوريد الفينيل المغلف بالخرسانة |
المزالق الرئيسية | تشقق الأنابيب بسبب الأشعة فوق البنفسجية؛ الأشرطة أو الصناديق الصدئة؛ الدعم غير الكافي | تسرب المفاصل، وسحق الأنابيب بسبب الردم غير السليم، وعمق الدفن غير الكافي |
نظرة عامة على أنظمة الطاقة المتجددة الثلاثة
لا يمكن تصميم واختيار قنوات التوصيل الكهربائية بفعالية إلا بالاعتماد على فهم شامل لنظام الطاقة الذي تدعمه. لكل مصدر طاقة متجددة، سواءً أكان الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) أم طاقة الرياح أم الطاقة الكهروضوئية المائية، متطلبات كهربائية وبيئية فريدة تُشكل اختيار قنوات التوصيل.
ما هو نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟
نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) هو نظام طاقة متجددة يُحوّل ضوء الشمس مباشرةً إلى كهرباء باستخدام تقنية أشباه الموصلات. بخلاف أنظمة الطاقة الشمسية الحرارية التي تستخدم ضوء الشمس لتسخين الماء أو الهواء، تُولّد أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية تيارًا مستمرًا (DC) على مستوى الألواح، والذي يُحوّل بدوره إلى تيار متردد (AC) باستخدام محولات، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في المنازل والشركات أو شبكات الكهرباء.
يتكون نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الكامل من عدة مكونات متكاملة:
الألواح الشمسية (الوحدات) - التقاط الطاقة الشمسية وتحويلها إلى كهرباء تيار مستمر.
العاكس(ات) - تحويل التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد قابلة للاستخدام.
هياكل التركيب - تثبيت الألواح على أسطح المنازل أو الحوامل الأرضية أو أجهزة التتبع.
قناة الطاقة الشمسية، الكابلات، وصناديق الوصلات - تشكيل "الجهاز العصبي" الذي يربط ويحمي المسارات الكهربائية.
أنظمة المراقبة وتخزين البطارية الاختياري - تتبع الأداء أو تخزين الطاقة الزائدة.
تتراوح أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية من أنظمة أسطح المنازل الصغيرة إلى المزارع الشمسية الضخمة على نطاق المرافق، مع الاهتمام المتزايد بتطبيقات الطاقة الشمسية الهجينة والعائمة.
نصائح احترافية: هل تريد أن تتعلم المزيد عن أنواع قنوات الطاقة الشمسية وتطبيقاتها والامتثال للقوانين الكهربائية؟ يمكنك الضغط على الرابط أعلاه لعرض دليل الخبراء لدينا.
تصنيفات أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
فيما يلي 3 تصنيفات لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية:
نوع النظام | وصف |
متصل بالشبكة | أكثر أنواع الأنظمة شيوعًا؛ متصل بشبكة الكهرباء العامة. يمكن تصدير فائض الطاقة عبر القياس الصافي أو تعريفات التغذية. |
خارج الشبكة (مستقل) | يعمل بشكل مستقل عن الشبكة، مثالي للمناطق النائية. يتطلب تخزينًا للبطاريات أو مولدات كهربائية لإدارة الطاقة خلال فترات انخفاض سطوع الشمس. |
الطاقة الكهروضوئية المباشرة | نظام مبسط يزود الأجهزة بالطاقة بشكل مباشر (مثل المضخات) عندما يتوفر ضوء الشمس، دون الحاجة إلى تخزين أو اتصال بالشبكة. |
تقنيات الخلايا الشمسية الكهروضوئية
فيما يلي 3 أنواع مختلفة من تقنيات الخلايا الشمسية الكهروضوئية،
نوع الخلية | كفاءة | يكلف | الاستخدام الشائع |
أحادي البلورة | عالي | أعلى | سكني/تجاري؛ مطلوب توفير المساحة |
متعدد البلورات | واسطة | معتدل | مشاريع على نطاق المرافق العامة وبميزانية مناسبة |
غشاء رقيق | أدنى | أدنى | التطبيقات المرنة أو المتكاملة (على سبيل المثال، BIPV) |
مزايا أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
- نظيفة ومتجددة
لا تنتج الطاقة الشمسية أي انبعاثات أثناء الاستخدام وتساعد على تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. - فواتير الكهرباء المنخفضة
يمكن لأنظمة الطاقة الكهروضوئية أن تعمل على خفض تكاليف الكهرباء بشكل كبير وتوفر وفورات طويلة الأجل. - صيانة منخفضة
نظرًا لعدم وجود أجزاء متحركة، تتطلب الألواح الشمسية الحد الأدنى من الصيانة باستثناء التنظيف الدوري. - خيارات دعم الشبكة والنسخ الاحتياطي
تسمح الأنظمة المتصلة بالشبكة بالقياس الصافي، بينما توفر الأنظمة المجهزة بالبطاريات الحماية من الانقطاع. - زيادة قيمة الممتلكات
قد تشهد المنازل المزودة بألواح الطاقة الشمسية قيمة إعادة بيع أعلى بسبب توفير الطاقة والاستدامة. - الأداء في المناخات المتنوعة
تعمل الألواح الحديثة حتى في البيئات الغائمة أو الثلجية، على الرغم من انخفاض الكفاءة في ظل الإضاءة المنخفضة. - الحوافز الحكومية
تعمل الاعتمادات الضريبية والخصومات وشهادات الطاقة الشمسية المتجددة (SRECs) على تعزيز العائدات المالية.
عيوب أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
- تكلفة أولية عالية
يمكن أن تكون تكاليف التثبيت كبيرة دون وجود حوافز أو دعم تمويلي. - الاعتماد على الطقس
يكون إنتاج الطاقة أقل خلال الأيام الغائمة أو في الليل ما لم يكن التخزين متاحًا. - متطلبات المساحة
تكون مساحة السطح أو الأرض ضرورية لتلبية الطلب الكامل على الطاقة. - التخزين يضيف التعقيد والتكلفة
تظل أنظمة البطاريات باهظة الثمن ولها عمر افتراضي أقصر من الألواح. - تأثيرات التصنيع
تتطلب عملية إنتاج الألواح والبطاريات عمليات كثيفة الاستهلاك للطاقة واستخراج الموارد.
دور الموصلات الكهربائية في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية السكنية والخدمية، تلعب قنوات التوزيع الكهربائية دورًا محوريًا في حماية البنية التحتية للأسلاك. فهي تُمرّر كابلات التيار المستمر من:
وحدات الطاقة الشمسية إلى صناديق التجميع
صناديق التجميع للعاكسات
محولات إلى لوحات التوزيع أو المحولات
يجب أن يلبي الموصل المتطلبات التالية:
مقاومة الأشعة فوق البنفسجية: يجب أن تكون جميع الأنابيب فوق الأرض مقاومة للأشعة فوق البنفسجية، وخاصة على الأسطح وأجهزة التتبع.
حماية المياه: يجب أن تكون الأنابيب الموجودة تحت الأرض مقاومة للماء، حيث تعتبرها NEC 300.5 "مواقع رطبة".
القوة الميكانيكية: تتطلب المناطق المعرضة للتأثير (على سبيل المثال، مواقف السيارات أو الممرات) خيارات من مادة PVC أو معدنية من الجدول 80.
الامتثال للقوانين: تحدد الرموز ذات الصلة مثل المادة 690 من NEC معايير تركيب الطاقة الكهروضوئية الرئيسية، بما في ذلك ملء الأنابيب، وتباعد الدعم، ووضع العلامات وما إلى ذلك لضمان سلامة النظام.
ما هي طاقة الرياح؟
طاقة الرياح شكل من أشكال الطاقة المتجددة، تُحوّل الطاقة الحركية للهواء إلى طاقة كهربائية باستخدام توربينات الرياح. استُخدمت طاقة الرياح تاريخيًا لطحن الحبوب أو ضخ المياه، وتُستخدم اليوم بشكل شبه كامل لتوليد الكهرباء، حيث تُزوّد مزارع الرياح الحديثة المنازل والصناعات وشبكات الكهرباء الوطنية بالطاقة. اعتبارًا من عام 2024، أنتجت طاقة الرياح أكثر من 2400 تيراواط/ساعة من الكهرباء في جميع أنحاء العالم، وهو ما يمثل أكثر من 8% من إمدادات الكهرباء العالمية.
تُعتبر طاقة الرياح مستدامة، منخفضة الانبعاثات، وقابلة للتوسع بشكل كبير. وقد شهدت نموًا سريعًا، لا سيما في دول مثل الصين والولايات المتحدة. ومع ذلك، ولأن الرياح مصدر طاقة متغير، فغالبًا ما تُدمج مع أنظمة تخزين الطاقة أو تُدمج مع أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية للحفاظ على موثوقية الإمداد.
كيف تولد توربينات الرياح الكهرباء
تعمل توربينات الرياح الحديثة من خلال عملية بسيطة ولكنها هندسية للغاية:
- تحرك الرياح الشفرات، والتي تكون متصلة بدوار مركزي.
- يقوم الدوار بتدوير عمود داخل الغلاف (الغلاف الموجود في الجزء العلوي من البرج).
- يتم توصيل العمود بمولد، والذي يقوم بتحويل الطاقة الدورانية إلى طاقة كهربائية.
- تتدفق الكهرباء عبر محولات رفع الجهد، ثم عبر الكابلات والقنوات إلى شبكة النقل أو الاستخدام المحلي.
3 أنواع مختلفة من أنظمة طاقة الرياح
فيما يلي 3 أنواع مختلفة من أنظمة طاقة الرياح،
نوع النظام | وصف | المزايا | التحديات |
طاقة الرياح البرية | يتم تركيبها على الأرض، غالبًا في المناطق الريفية أو الزراعية | تركيب أسهل وتكلفة أقل | الضوضاء واستخدام الأراضي والتأثير البصري |
طاقة الرياح البحرية | تم بناؤه في البحار أو المحيطات حيث تكون الرياح أقوى وأكثر ثباتًا | إنتاجية أعلى، اضطراب بصري أقل | ارتفاع تكاليف البناء والصيانة والتحديات البحرية |
أنظمة الرياح الهجينة | يجمع بين طاقة الرياح والطاقة الشمسية أو البطاريات لتحسين الموثوقية | استقرار معزز، جيد للمناطق النائية | يتطلب دمج تقنيات متعددة |
المكونات الأساسية لأنظمة طاقة الرياح
- توربينات الرياح
الجهاز الرئيسي لالتقاط الطاقة، ويتكون من الشفرات، والدوار، والهيكل، والبرج. يؤثر حجم التوربينات وتصميمها بشكل كبير على أدائها. - البنية التحتية الكهربائية
تشمل المولدات، والكابلات، والمحولات، وأنظمة التوصيلات الكهربائية. تنقل هذه المكونات الكهرباء من التوربين إلى نقطة الاستخدام أو الشبكة. تُعدُّ التوصيلات الكهربائية بالغة الأهمية لحماية الموصلات من العوامل الجوية، والاهتزازات، والتآكل، والأضرار الميكانيكية، خاصةً في أبراج الكهرباء، والأساسات، وأنظمة التجميع. - أنظمة التحكم
تستخدم التوربينات وحدات تحكم مدمجة لتحسين الاتجاه، وزاوية الشفرات، والسرعة، مما يضمن السلامة والتقاط الحد الأقصى من الطاقة في ظروف الرياح المتغيرة.
مزايا طاقة الرياح
- نظيفة ومتجددة: الرياح هي مصدر طاقة متجدد بشكل طبيعي ولا تنتج أي انبعاثات أثناء التشغيل.
- فعاله من حيث التكلفه: تُعد طاقة الرياح البرية واحدة من أقل مصادر الكهرباء الجديدة تكلفةً على مستوى العالم.
- الفوائد الاقتصادية المحلية: تساهم مشاريع الرياح في تعزيز الاقتصادات الريفية من خلال مدفوعات إيجار الأراضي وإيرادات الضرائب.
- خلق فرص العمل: يدعم قطاع الرياح ما يقرب من 150 ألف وظيفة في الولايات المتحدة ويعد من بين أسرع قطاعات التوظيف نمواً.
- أمن الطاقة: يقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري ويساعد في استقرار أسعار الطاقة على المدى الطويل.
تحديات طاقة الرياح
- الضوضاء والتأثير البصري: قد تواجه مزارع الرياح مقاومة من المجتمعات المحلية بسبب وجودها البصري وانخفاض مستوى الضوضاء الصادرة عن التوربينات.
- تكامل الشبكة: تعتبر طاقة الرياح متقطعة، مما يتطلب تحديث الشبكة أو تخزين الطاقة لضمان الموثوقية.
- مخاوف بشأن الحياة البرية: يمكن أن تؤثر التوربينات ذات المواقع السيئة على الطيور والخفافيش؛ وتهدف الأبحاث الجارية وتحسين مواقع التوربينات إلى التخفيف من هذا التأثير.
- تكلفة البنية التحتية: تتطلب المشاريع البحرية والنائية استثمارات كبيرة في الأساسات والقنوات والنقل.
تطبيقات الأنابيب في أنظمة طاقة الرياح
تلعب الأنابيب الكهربائية دورًا محوريًا في تركيبات طاقة الرياح البرية والبحرية:
الأجزاء الداخلية للبرج: داخل كل برج توربيني، تحمي الأنابيب أسلاك التحكم وكابلات الطاقة من الاهتزازات والتكثيف والإجهاد الميكانيكي.
رافعات الأساس: بالنسبة للتوصيلات بين الأرض والبرج، يتم استخدام أنابيب RMC المغطاة بـ PVC أو قنوات HDPE أو الأنابيب الفولاذية المجلفنة لضمان مقاومة التآكل وسلامة منع تسرب المياه.
دوائر المجمع: تربط شبكات الأنابيب تحت الأرض التوربينات بمحطة فرعية مركزية، وغالبًا ما تستخدم جدول 40 أنابيب PVC أو قناة HDPE لتحقيق المتانة وسهولة سحب المسافات الطويلة.
التطبيقات البحرية: استخدم قناة معدنية بحرية أو قناة بلاستيكية مقاومة للتآكل، محكمة الغلق ضد رذاذ الملح ودخول المياه.
ما هي الطاقة الحركية المائية؟
الطاقة المائية الحركية هي توليد الكهرباء من الطاقة الحركية للمياه المتحركة طبيعيًا، دون الحاجة إلى سدود أو خزانات. ويشمل ذلك الأنهار المتدفقة بحرية، وتيارات المحيطات، والمد والجزر، والأمواج. بخلاف الطاقة الكهرومائية التقليدية (التي تعتمد على المياه المخزنة خلف السدود)، تستفيد الطاقة المائية الحركية من حركة المسطحات المائية مباشرةً، مما يجعلها حلاً متجددًا منخفض التأثير لتوليد الكهرباء.
بما أن كثافة الماء أعلى من كثافة الهواء بأكثر من 800 مرة، تستطيع أنظمة الطاقة الحركية المائية استغلال طاقة هائلة حتى من الجداول المائية البطيئة، مما يوفر إمكانات هائلة. وتشير الدراسات إلى أن موارد الطاقة الحركية المائية في الولايات المتحدة قادرة على إمداد أكثر من 67 مليون منزل بالطاقة، لا سيما مع تطور التقنيات وتوسع نطاق استخدامها.
4 أنواع مختلفة من مصادر الطاقة الحركية المائية
يمكن تجميع الأنظمة الحركية المائية بناءً على بيئة المصدر وطريقة التقاط الطاقة:
- أنظمة الهيدروكينتيك في التيار
تُولّد هذه الأنظمة الكهرباء من التدفق الأفقي للأنهار والقنوات والمجاري المائية الاصطناعية. قد تطفو الأجهزة المُركّبة، أو تُغمر، أو تُثبّت على البنية التحتية القائمة كالجسور. تشمل أنواع التوربينات الشائعة ما يلي:
توربينات المحور الأفقي: مشابهة في التصميم لتوربينات الرياح؛ قد تشمل قناة لتركيز التدفق.
توربينات المحور الرأسي: المحور عمودي على التدفق، وفي بعض الأحيان يكون موجهًا.
التوربينات الحلزونية: تشبه البراغي أو المثاقب للتدفق متعدد الاتجاهات.
تعتبر هذه الأنظمة مفيدة بشكل خاص في المناطق ذات التيار المستمر ولكن بدون إمكانية تنفيذ السدود أو قبولها من الناحية البيئية.
- أنظمة طاقة المد والجزر
تعمل أنظمة المد والجزر على التقاط الطاقة من تيارات المد والجزر المتوقعة، باستخدام:
أنظمة السدود (هياكل تشبه السدود عبر مصبات الأنهار)
مولدات تيار المد والجزر (توربينات تحت الماء مثبتة في قاع البحر)
غالبًا ما تُشبه أنظمة المد والجزر الحديثة توربينات الرياح المغمورة، ويمكن تثبيتها في قاع البحر، أو ربطها بكابلات، أو تركيبها على هياكل عائمة. وتتمتع مناطق مثل ألاسكا، وشمال غرب المحيط الهادئ، وشمال شرق الولايات المتحدة بإمكانيات هائلة لطاقة المد والجزر.
- أنظمة طاقة الأمواج
تُولّد الأمواج الناتجة عن رياح المحيط طاقةً قويةً ومركّزة. وتُحوّل تقنياتٌ مُختلفة حركة الأمواج إلى كهرباء:
ممتصات النقاط: أجهزة عائمة تتحرك مع الأمواج لتوليد الطاقة الهيدروليكية أو الكهربائية.
المخففات: هياكل طويلة ومفصلية تتوافق مع اتجاه الموجة؛ حيث تعمل الانحناءات الناتجة عن الموجة على تشغيل المولد.
أعمدة المياه المتذبذبة: يتم ضغط الهواء عن طريق ارتفاع وانخفاض المياه، مما يؤدي إلى تحريك التوربين.
أجهزة التجاوز: تملأ الأمواج خزانًا مرتفعًا، والمياه العائدة تدير التوربينات.
تعد طاقة الأمواج واعدة على طول ساحل المحيط الهادئ في الولايات المتحدة، حيث تكون قوة الأمواج في أعظم حالاتها.
- طاقة التيارات المحيطية
تحمل تيارات المحيطات، مثل تيار الخليج، كميات هائلة من الطاقة الحركية. تعمل الأجهزة المستخدمة في هذه التيارات بشكل مشابه لتوربينات تيارات المد والجزر، ويمكنها توفير طاقة ثابتة عند الحمل الأساسي بفضل سهولة التنبؤ بتدفق هذه "الأنهار" تحت الماء واستمراريته.
تقنيات تحويل الطاقة الحركية المائية
فيما يلي طريقتان شائعتان لتحويل الطاقة الكهرومائية:
تكنولوجيا | مصدر | أمثلة |
الأجهزة الدورانية | النهر/المد والجزر/التيار | توربينات المحور الأفقي/الرأسي؛ الطائرات الورقية المائية |
محولات طاقة الأمواج (WECs) | أمواج المحيط | ممتصات النقاط، المخففات، أعمدة المياه المتذبذبة، أجهزة التغطية |
مزايا الطاقة الحركية المائية
وفيرة ويمكن التنبؤ بها: تعتبر تدفقات المحيطات والأنهار أكثر ثباتًا وقابلية للتنبؤ من الرياح أو أشعة الشمس.
إمكانات الطاقة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع: وعلى عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، تستمر بعض حركات المياه ليلاً ونهاراً، مما يوفر إنتاجاً ثابتاً.
انبعاثات منخفضة: يولد الطاقة دون حرق الوقود - لا غازات دفيئة أو تلوث الهواء.
قابلة للتطوير واللامركزية: يمكن تصميم الأنظمة لتناسب المجتمعات النائية أو الساحلية أو النهرية التي لا تمتلك بنية أساسية كبيرة.
مكمل لمصادر الطاقة المتجددة الأخرى: مثالي في التكوينات الهجينة مع الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح لتحقيق التوازن في الناتج المتغير.
التحديات والاعتبارات البيئية
على الرغم من أن أنظمة الطاقة المائية صديقة للبيئة في التشغيل، إلا أنها قد تشكل تحديات بيئية فريدة من نوعها:
التأثير على الحياة المائية: قد تؤدي التوربينات تحت الماء إلى تعطيل هجرة الأسماك، أو إلحاق الضرر بالموائل القاعية، أو إحداث الضوضاء.
اضطراب الرواسب: يمكن للأجهزة الموجودة داخل مجرى النهر أن تغير نقل الرواسب، مما يؤثر على جودة المياه والموائل.
التداخل البصري والملاحي: قد تشكل بعض أجهزة الموجات السطحية مخاطر على السفن أو الطيور البحرية.
تكاليف البنية التحتية: يتطلب النشر البحري والكابلات تحت الماء إنشاءً وصيانةً متخصصين.
تطبيقات الأنابيب الكهربائية في التركيبات الهيدروكينتيكية
تلعب الأنابيب الكهربائية دورًا حاسمًا في حماية وتوجيه كابلات الطاقة من الأجهزة المغمورة إلى الشبكة:
الكابلات تحت الماء: يتطلب أنابيب مقاومة للماء والتآكل، مثل أنابيب البولي إيثيلين عالي الكثافة أو أنابيب البولي فينيل كلوريد أو المواد البحرية المتخصصة.
انتقالات الشاطئ: يجب أن تتحمل الأنابيب تغيرات المد والجزر، وتأثير الأمواج، والتعرض للملح، مما يتطلب غالبًا أنابيب دفن مباشرة ومغلقة مع حاويات وصول إلى الوصلات.
الأنظمة العائمة: يمكن استخدام الأنابيب المرنة في الأجهزة ذات الموجات العائمة أو المد والجزر لاستيعاب الحركة مع الحفاظ على سلامة الكابل.
التركيبات داخل النهر: يتم استخدام الأنابيب غير المعدنية الصلبة (RNC) أو الأنابيب المدرعة للتوجيه المغمور على طول الأسرة أو الجسور.
لماذا تُعدّ الأنابيب مهمة في أنظمة الطاقة المتجددة
مع تزايد زخم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح والطاقة الحركية المائية حول العالم، غالبًا ما تُسلّط الأضواء على التوربينات والألواح ومعدات التوليد. ومع ذلك، فإن أنظمة التوصيلات الكهربائية، وإن كانت أقل وضوحًا، لا تقل أهمية. فهي تُشكّل النسيج الواقي والضام للبنية التحتية المتجددة، مما يضمن انتقال الطاقة بأمان وموثوقية من المصدر إلى الشبكة.
نصائح: باعتبارها شركة متخصصة في تصنيع الأنابيب الكهربائية، تقدم Ledes حلولاً مخصصة لصناعة الطاقة الجديدة، مما يساعد العملاء على التثبيت بسرعة والامتثال للقواعد الكهربائية المحلية. اتصل بخبرائنا الآن للحصول على عرض الأسعار!
1. الحماية في البيئات القاسية والديناميكية
غالبًا ما تتعرض أنظمة الطاقة المتجددة لظروف بيئية صعبة:
- مزارع الطاقة الشمسية تتحمل التعرض العالي للأشعة فوق البنفسجية، ودرجات الحرارة القصوى، والتأثير المادي الناجم عن الحطام أو البرد الذي يحمله الرياح.
- توربينات الرياح مواجهة اهتزازات ميكانيكية شديدة، والبرق، والتعرض للتضاريس النائية، وأحيانًا في عرض البحر.
- أنظمة الحركة المائية تتواجد في المسطحات المائية المسببة للتآكل أو المحملة بالحطام أو الغنية بالرواسب، مما يتطلب إغلاقًا مطلقًا وحماية ميكانيكية.
في جميع الحالات، تعمل الأنابيب على حماية الأسلاك الكهربائية من:
الرطوبة وتسرب المياه (وخاصة في المناطق البحرية والمدية)
تدهور الأشعة فوق البنفسجية
التآكل ورذاذ الملح
القوارض والحشرات والأضرار الميكانيكية
حركة الأرض أو الاهتزاز أو الرياح العاتية
2. السلامة والامتثال للكود
تتطلب القوانين الكهربائية مثل NEC (الكود الكهربائي الوطني) و CEC (الكود الكهربائي الكندي) استخدام الأنابيب لتلبية معايير التأريض والسلامة من الحرائق والعزل:
- التأريض السليم: يمكن أن تعمل الأنابيب المعدنية كمسار أرضي؛ ويجب أن تحتوي الأنابيب غير المعدنية على موصل تأريض منفصل للمعدات.
- احتواء الحرائق: في مناطق مجموعات البطاريات أو العاكس، تعمل الأنابيب المقاومة للهب مثل LSZH على منع انتشار الحرائق.
- فصل الدوائر: تساعد الأنابيب على الحفاظ على الفصل الواضح بين دوائر التيار المتردد والتيار المستمر، أو أنظمة الجهد العالي والمنخفض، أو خطوط الإشارة وخطوط الطاقة.
تُعدُّ الأنابيب مهمةً بشكلٍ خاصٍّ في أنظمة الطاقة الكهروضوئية، حيثُ يُمكن أن تُشكِّل أسلاك التيار المستمر غير المحمية مخاطرَ خطيرةً ناجمةً عن قوس كهربائي وحرائق إذا لم تُوجَّه وتُغلَق بشكلٍ صحيح. وبالمثل، يجب تأمين أسلاك توربينات الرياح، المعرضة لامتداداتٍ رأسيةٍ طويلةٍ داخل البرج، داخل الأنابيب لحمايتها من الحرارة والتداخل الكهرومغناطيسي (EMI) وإجهاد الكابل الناتج عن حركة الدوار.
3. طول العمر وتقليل الصيانة
تُبنى محطات الطاقة المتجددة مع مراعاة عوائدها طويلة الأجل، والتي تتراوح أعمارها عادةً بين 20 و30 عامًا. قد يُقوّض ضعف حماية الكابلات هذا الوعد:
يمكن أن يؤدي التعرض للأشعة فوق البنفسجية إلى تدهور أغلفة الكابلات قبل الأوان في المزارع الشمسية.
يمكن أن تؤدي أضرار القوارض أو الحشرات إلى خرق عزل الكابلات في مواقع الرياح النائية.
يمكن أن يؤدي تسرب المياه إلى أنظمة الطاقة الكهرومائية إلى تآكل أو حدوث ماس كهربائي في التوصيلات، مما يسبب مخاطر تتعلق بالسلامة ويستلزم إصلاحات باهظة الثمن.
يُطيل استخدام الأنابيب عمر الأسلاك، ويُقلل من الانقطاعات غير المُجدولة، ويُقلل من تكاليف الصيانة. كما يُبسط الإصلاحات أو التحديثات المستقبلية، خاصةً في التركيبات تحت الأرض أو تحت الماء، حيث يكون استبدال الكابلات بدون أنابيب مُكلفًا ومُكلفًا.
4. وحدات النظام وقابلية التوسع
يتزايد استخدام الطاقة المتجددة في الأنظمة المعيارية الموزعة، بدءًا من أسطح المنازل وصولًا إلى محطات الطاقة الهجينة على نطاق المرافق. تُسهّل تقنية Conduit توسيع الأنظمة أو إعادة تهيئتها من خلال تمكين:
الفصل النظيف وتحديد الدوائر
تسهيل سحب الكابلات الجديدة في البنية التحتية الحالية
القدرة على التكيف مع دمج التقنيات الجديدة (مثل شحن المركبات الكهربائية أو تخزين الطاقة)
على سبيل المثال، قد تتطلب الشبكة الصغيرة للطاقة الشمسية والتخزين أنواعًا مختلفة من الأنابيب من أجل:
توصيلات الألواح الكهروضوئية (موصلات سطحية مقاومة للأشعة فوق البنفسجية)
كابلات مجموعة البطاريات (موصلات مقاومة للحريق)
توصيلات العاكس بالشبكة (أنبوب صلب في مسارات تحت الأرض)
إن استخدام القناة الصحيحة منذ البداية يدعم المرونة المستقبلية - وهو أمر ضروري في مشهد الطاقة سريع التطور.
متطلبات الكود لأنظمة الطاقة المتجددة
NEC: متطلبات قانون الولايات المتحدة
يُرسي الكود الوطني للكهرباء (NEC)، وهو معيار أساسي مُعتمد في جميع أنحاء الولايات المتحدة، الأساس لتصميم وتركيب أنظمة كهربائية آمنة ومتوافقة مع المعايير، بما في ذلك أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) وتوربينات الرياح. في أنظمة الطاقة المتجددة، لا يقتصر دور التوصيلات الكهربائية على توجيه الأسلاك فحسب؛ بل هو أساسي لحماية دوائر التيار المستمر والتيار المتردد وتأريضها وفصلها ودعم أدائها وسلامتها في ظروف التشغيل الفعلية.
أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية - المادة 690 من NEC
تُنظّم المادة 690 تركيب أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. وتتضمّن تفاصيل شاملة حول طرق التوصيل، وجهد النظام، والحماية من التيار الزائد، والتأريض - وهي جميعها مجالاتٌ بالغة الأهمية لاختيار الأنابيب واستخدامها.
1. طرق التوصيل
- يُسمح باستخدام جميع أنظمة الأسلاك والممرات المعتمدة من NEC، بما في ذلك كابلات PVC وEMT وRMC وMC والأنابيب المرنة، إذا تم إدراجها لاستخدام الطاقة الكهروضوئية.
- بالنسبة للجهد الكهربائي الذي يزيد عن 30 فولت في المناطق التي يمكن الوصول إليها، يجب أن تكون الموصلات محاطة بمسارات أو محمية.
- يجب تشغيل موصلات الطاقة الكهروضوئية داخل المباني في مسارات معدنية أو كابل MC من مدخل المبنى إلى الفصل الأول.
- يجب حماية الأنابيب المرنة (FMC) من التلف المادي ودعمها بشكل صحيح عند تعرضها للخطر.
2. الفصل والتحديد
يجب فصل الدوائر الكهروضوئية عن أنظمة الأسلاك الكهربائية الأخرى في المباني ما لم يتم فصلها بواسطة أقسام.
ينبغي تحديد الموصلات وتصنيفها بشكل واضح، إما عن طريق ترميز الألوان أو العلامات.
3. وضع العلامات
يجب وضع علامة "تحذير: مصدر الطاقة الكهروضوئية" باللون الأحمر مع أحرف بيضاء على الأنابيب التي تحمل دوائر الطاقة الكهروضوئية كل 10 أقدام.
4. جهد النظام
يتم حساب الحد الأقصى للجهد عن طريق جهد الدائرة المفتوحة المصحح بدرجة الحرارة (Voc).
يجب أن تتوافق مادة الموصل المناسبة مع الجهد المقدر ودرجات الحرارة المحيطة المتوقعة (على سبيل المثال، >70 درجة مئوية على أسطح المنازل).
5. التأريض والترابط
يجب ربط الأنابيب المعدنية (EMT، RMC) ويمكن استخدامها كموصلات تأريض للمعدات (EGCs).
يجب أن تتضمن أنظمة الطاقة الشمسية المؤرضة حماية من التيار المستمر ضد الأعطال الأرضية (690.5) مع عزل الدائرة تلقائيًا.
6. حماية من التيار الزائد
يعد توفير الحماية من التيار الزائد أمرًا إلزاميًا في دوائر المصدر ودوائر الإخراج ومخرجات العاكس، مع تصنيفات الجهاز ≥125% من الحد الأقصى للتيار.
يجب أن يسمح الأنبوب بالوصول المناسب إلى الصمامات أو القواطع، حتى لو لم يكن من السهل الوصول إليها.
7. الإغلاق السريع
يدعم نظام التوصيل تقسيم الدوائر الكهربائية لفرق الاستجابة للطوارئ. تحتاج الأنظمة المدمجة في المباني إلى إمكانية إيقاف تشغيل سريعة ضمن مسارات التوصيل.
أنظمة طاقة الرياح - المادة 694 من NEC
تتناول المادة 694 أنظمة طاقة الرياح الصغيرة، وتحدد متطلبات محددة للأنابيب والأسلاك لمخرجات التوربينات، ووصلات العاكس، ودوائر تخزين البطاريات.
1. طرق التوصيل
يُسمح بجميع طرق التوصيل المتوافقة مع معايير NEC.
يجب أن تكون دوائر خرج التوربينات >30 فولت في المناطق التي يمكن الوصول إليها محاطة بمسارات (على سبيل المثال، EMT، أو RMC، أو PVC).
يجب توجيه موصلات خرج توربينات التيار المستمر داخل المباني في مسارات معدنية أو كابل MC أو حاويات معدنية من نقطة الدخول إلى نقطة الفصل (694.30 (ج)).
2. كابلات مرنة للأجزاء المتحركة
تُستخدم هذه الكابلات في توصيلات القاعدة إلى الصاري، ويجب أن تكون:
مقاوم لأشعة الشمس، ومقاوم للماء، وذو تصنيف عالي للاستخدام الشاق
تم إنهاؤها باستخدام عروات أو موصلات معتمدة
3. حماية من التيار الزائد
تتطلب الدوائر الحماية وفقًا للمادة 240.
تعتبر التيارات في أنظمة الرياح مستمرة، لذا فإن تصنيف سعة التيار 125% ينطبق على كل من تعبئة القناة وحجم OCPD.
4. الإغلاق والفصل
تتطلب أنظمة الرياح آليات إيقاف التشغيل اليدوية وعمليات الفصل المجمعة.
يجب أن تدعم الأنابيب الوصول إلى هذه النقاط وتوفر الحماية أثناء عمليات العزل أو التقصير.
5. تأريض المعدات والأبراج
يجب أن يتم ربط جميع الأبراج المعدنية والهياكل والهياكل الملحقة بها وتأريضها وفقًا للمادة 250.
إذا تم استخدام قناة معدنية (EMT، RMC)، فإنها تساهم في مسار التأريض، مما يبسط متطلبات ربط البرج.
التوافق الجلفاني مهم - استخدم أقطابًا مجلفنة عند التأريض بالقرب من الهياكل الفولاذية المجلفنة.
ملحوظات: يمكنك معرفة المزيد عن أكواد التوصيلات الكهربائية في موقعنا دليل الخبراء لرموز NEC.
متطلبات CEC لأنظمة الطاقة المتجددة
يُحدد قانون الكهرباء الكندي (CEC)، وتحديدًا المادة 64 منه، متطلبات شاملة لأنظمة الطاقة المتجددة، بما في ذلك أنظمة الطاقة الكهروضوئية (PV) وطاقة الرياح. فيما يلي ملخص مبسط وعملي لأهم الأحكام.
أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV)
1. حدود الجهد والحساب:
يُحسب جهد نظام الطاقة الكهروضوئية عند 125% من جهد الدائرة المفتوحة للوحدة. بالنسبة للمنازل، يُسمح باستخدام أنظمة تصل إلى 600 فولت تيار مستمر؛ وللاستخدام التجاري، يُسمح باستخدام أنظمة تصل إلى 1500 فولت تيار مستمر بشرط أن تكون مُخصصة لأفراد مؤهلين ومُلصقة بشكل صحيح.
2. الأسلاك والقنوات:
يمكن أن تستخدم الموصلات بين الوحدات أسلاكًا مرنة أو كابلات شمسية محددة (على سبيل المثال، RPVU)، ولكن داخل المباني يجب تشغيلها في مسارات معدنية أو كابل مغلف بالمعدن.
3. عطل القوس الكهربائي والإغلاق السريع:
تتطلب الأنظمة التي تزيد عن 80 فولت تيار مستمر حماية من خطأ القوس الكهربائي؛ ويجب إيقاف تشغيل مجموعات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموجودة على السطح إلى 30 فولت خلال 30 ثانية في حالة الطوارئ.
4. حماية التيار الزائد:
يجب تصنيف الأجهزة بحيث تتمكن من مقاطعة تيارات الدائرة القصيرة من المصادر المتصلة بها، ويجب تجميعها حيثما كان ذلك عمليًا.
5. الترابط والتسمية:
يجب ربط جميع إطارات الوحدة، ويجب وضع ملصقات إيقاف التشغيل بالقرب من العداد والعاكس.
أنظمة طاقة الرياح الصغيرة (القواعد من 64-300 إلى 64-312)
1. تصنيفات الجهد والدائرة
يمكن للتوربينات المتصلة بالمساكن الفردية أن تعمل حتى 600 فولت.
يجب أن تكون الدوائر التي يتجاوز جهدها 150 فولت إلى الأرض متاحة فقط للأشخاص المؤهلين.
يجب أن تكون الموصلات قادرة على تحمل تيار المولد 125% ودرجة حرارة 90 درجة مئوية.
2. طرق التوصيل
يجب أن تكون الموصلات الموجودة في مسارات السباق مناسبة للمواقع الرطبة.
يجب أن تستخدم الكابلات الخارجية أنابيب مقاومة للسوائل صلبة أو مرنة، أو كابل MI، أو كابل مدرع للتعرض للرطوبة.
يمكن استخدام كابلات مرنة أو كابلات مدرعة داخل الأبراج ولكن يجب دعمها بشكل صحيح وحمايتها ميكانيكيًا في حدود 2.5 متر من المواقع التي يمكن الوصول إليها.
3. حماية من التيار الزائد
مطلوب على كل موصل غير مؤرض، لا يتجاوز 125% من تيار المولد.
توجد استثناءات للأنظمة الصغيرة التي تقل عن 12 أمبير أو إذا تجاوزت سعة التيار في الدائرة التيار الإجمالي من جميع المصادر.
يجب أن تكون الحماية متاحة وتأخذ في الاعتبار مصادر متعددة.
4. وسائل الفصل
مطلوب في كل دائرة حمل ما لم يتم استخدامه لتنظيم سرعة التوربين.
يجب أن تكون قابلة للقفل، ومصنفة عند 125% من تيار المولد، وتقع على بعد 9 أمتار من التوربين أو في القاعدة.
يجب أن تقوم أجهزة الفصل بعزل المعدات عن جميع الموصلات غير المؤرضة.
5. التأريض والترابط
يجب ربط الأبراج والهياكل المعدنية بالأرض باستخدام مقياس الأسلاك رقم 6 AWG على الأقل.
يجب أن تتوافق أقطاب التأريض مع القسم 10.
تُستثنى أسلاك التثبيت من التوصيل الأرضي ما لم تكن متصلة هيكليًا.
أنظمة طاقة الرياح الكبيرة (القواعد من 64-400 إلى 64-412)
1. وضع العلامات
يجب أن يتم وضع علامة دائمة على قاعدة البرج بتصنيفات النظام وقيم الدائرة القصيرة ومخطط التحذير وفقًا للقاعدة 84-030.
يجب تثبيت وتحديث ملصقات مخاطر القوس الكهربائي والصدمات الكهربائية وفقًا للتقييمات الميدانية.
2. الحماية من التيار الزائد ووسائل الفصل
يجب أن يكون الفصل عند قاعدة البرج ومصنفًا لـ 125% من تيار المولد.
يمكن لفصل واحد أن يخدم محولات متعددة إذا تم تشابكها.
يجب أن يتم وضع علامة واضحة على وسائل الفصل.
3. التأريض والحماية من الصواعق
يجب تأريض الأبراج باستخدام موصل نحاسي عاري رقم 2/0 AWG.
يجب أن تكون جميع أقطاب التأريض مترابطة مع بعضها البعض.
يجب ربط أنظمة الحماية من الصواعق بنظام تأريض التوربين.
أنظمة الطاقة الكهرومائية الصغيرة
1. العلامات:
يجب وضع علامة دائمة على وسائل الفصل.
يجب أن يتضمن وصف النظام، والطاقة المقدرة، وجهد/تيار الحمل الصابورة.
2. الأسلاك:
يجب أن تكون سعة التيار الكهربائي للموصلات ≥ 125% من التيار المقدر للنظام ودرجة الحرارة المقدرة ≥ 90 درجة مئوية.
يجب أن تتوافق طرق التوصيل مع القسم 12 والقسم 22 للبيئات الرطبة.
3. حماية التيار الزائد:
ليس مطلوبًا إذا كان تيار الدائرة القصيرة < تصنيف الموصل.
يجب حماية كل موصل غير مؤرض بمقدار ≤ 125% من التيار المقدر (أو 15 أمبير إذا كان ≤ 12 أمبير).
4. وسائل الفصل:
تم تصنيفها بوضوح على أنها "فصل نظام مولد الطاقة الكهرومائية الصغيرة".
5. الأنظمة المستقلة:
يجب على المحافظين أن يتناسبوا مع القدرة.
حمل التحويل = 100% من تصنيف الحاكم.
يجب أن تتوافق الأنظمة المعتمدة على البطارية مع القواعد من 64-800 إلى 64-814.
6. التأريض والترابط:
يجب ربط الهياكل باستخدام موصل رقم 6 AWG على الأقل.
أنظمة الطاقة الهيدروكينتيكية
1. الأسلاك والموصلات:
موصلات ذات حجم ≥ 125% من التيار المقدر.
خذ بعين الاعتبار تأثير الجلد وعوامل القدرة غير الوحدوية، واسمح بانخفاض الجهد حتى 10%.
2. حماية التيار الزائد:
ليس مطلوبًا إذا كان تيار الدائرة القصيرة منخفضًا.
يجب أن تكون الأجهزة ذات تردد مصنف وضبطها على ≤ 125% من تيار المولد (أو 15 أمبير إذا كان ≤ 12 أمبير).
3. طرق التوصيل:
يجب أن تكون الموصلات مناسبة للأماكن الرطبة ويجب حمايتها ميكانيكيًا في حالة تشغيلها في قنوات التدفق.
4. التأريض:
كما هو الحال مع الأنظمة الأخرى، يجب تأريض الأجزاء المعدنية، ويجب وضع علامات على المنفصلات بشكل مناسب.
لماذا هذه القواعد مهمة
المادة 64 من قانون الطاقة الكندية (CEC) ليست مجرد مجموعة من الإرشادات، بل هي أساس السلامة لأنظمة الطاقة المتجددة في كندا. سواءً كنت تقوم بتوصيل ألواح الطاقة الشمسية في مزرعة، أو تركيب توربين رياح على برج، أو توصيل محطة طاقة مائية صغيرة بمجموعة بطاريات، فإن هذه القواعد:
- منع مخاطر الحرائق من خلال الحماية المناسبة من التيار الزائد؛
- ضمان الصيانة والإغلاق الآمنين من خلال الفصل الإلزامي ووضع العلامات؛
- حماية الموظفين من خلال فرض العزل والتأريض والسلامة من قوس كهربائي؛
- ضمان أداء النظام على المدى الطويل من خلال معالجة انخفاض الجهد، ومتانة الأسلاك، والحماية الميكانيكية.
نصائح احترافية: هل أنت مهندس كهرباء أو مقاول كهربائي؟ يمكنك قراءة منشورنا الأخير لمعرفة المزيد عن ال قانون الكهرباء الكندي 2025، مما سيفيد تركيباتك الكهربائية وتنفيذ مشاريعك الكهربائية.
متطلبات كود AS/NZS لأنظمة الطاقة المتجددة
في أستراليا ونيوزيلندا، يجب أن يتوافق تركيب الأنظمة الكهربائية - بما فيها أنظمة الطاقة المتجددة - مع مجموعة من المعايير المترابطة. تضمن هذه المعايير السلامة الكهربائية، والمتانة الميكانيكية، وموثوقية النظام، والامتثال للوائح الوطنية. وفيما يتعلق بأنظمة الطاقة المتجددة التي ذكرناها، هناك ثلاثة معايير رئيسية ذات صلة:
- AS/NZS 3000 (قواعد الأسلاك)
- AS/NZS 5033 (تركيبات الطاقة الشمسية الكهروضوئية)
- AS/NZS 1170.2 (إجراءات الرياح)
AS/NZS 3000 – قواعد الأسلاك (المعيار الأساسي)
يُشار إلى معيار AS/NZS 3000 غالبًا باسم "قواعد الأسلاك"، وهو المعيار الأساسي الذي يُنظّم جميع التركيبات الكهربائية في أستراليا ونيوزيلندا. يُحدّد هذا المعيار السلامة العامة، وطرق الأسلاك، والحماية، ومتطلبات دعم الكابلات، والتي تُطبّق على أنظمة الطاقة التقليدية والمتجددة.
نصائح: مهتم ب AS/NZS 3000 – قواعد الأسلاك؟ انقر فوق الرابط أعلاه لقراءة دليل الخبراء ASNZS 3000 للحصول على المزيد من النصائح الاحترافية حول تركيب الأنابيب الكهربائية.
AS/NZS 5033 – التركيب والسلامة لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
تستهدف هذه المواصفة القياسية على وجه التحديد أنظمة الطاقة الكهروضوئية، وتكمل AS/NZS 3000 بمتطلبات تقنية أكثر تفصيلاً لدوائر التيار المستمر، وتكوينات السلسلة، وحماية الكابلات.
المتطلبات المتعلقة بالأنابيب والتركيب:
حماية مجرى التيار المستمر: نظرًا لأن أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية تولد تيارًا مستمرًا عالي الجهد، فإن AS/NZS 5033 تؤكد على استخدام قنوات مقاومة للهب ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية لإيواء كابلات التيار المستمر - خاصة عندما تكون مكشوفة أو تمر عبر مواد قابلة للاشتعال.
علامات القناة: يجب وضع علامة واضحة على قنوات الطاقة الكهروضوئية (على سبيل المثال، "SOLAR DC") على فترات منتظمة من أجل التعرف عليها أثناء الصيانة أو الوصول في حالات الطوارئ.
الحماية الميكانيكية: يجب أن تكون كابلات التيار المستمر معزولة بشكل مزدوج أو تعمل في قنوات ثقيلة في المناطق ذات القدرة على التأثير الميكانيكي (على سبيل المثال، أسطح المنازل والجدران المكشوفة).
توجيه الكابلات: يتطلب المعيار أن يتم توجيه جميع كابلات التيار المستمر لتقليل الطول، وتجنب مناطق الحلقة (لتقليل الجهد المستحث)، والحماية من تراكم الحرارة - مما يؤثر على تخطيط القناة واحتياجات التهوية.
AS/NZS 1170.2 – التصميم الهيكلي: تأثيرات الرياح
على الرغم من أنها ليست معيارًا كهربائيًا، فإن AS/NZS 1170.2 يلعب دورًا حاسمًا في تركيبات طاقة الرياح والطاقة الشمسية من خلال تحديد معلمات التصميم الهيكلي للمعدات المعرضة لأحمال الرياح.
الصلة بأنظمة القنوات:
تثبيت وربط الأنابيب: تؤثر حسابات أحمال الرياح على كيفية تركيب الأنابيب على هياكل مثل ألواح الطاقة الشمسية، وأبراج توربينات الرياح، والجسور. قد تنفصل الأنابيب غير المثبتة جيدًا أثناء العواصف، مما يؤدي إلى تلفها أو مخاطر كهربائية.
تصنيفات منطقة الرياح: يجب أن تأخذ تصميمات التركيب - بما في ذلك تخطيط القنوات والدعم - في الاعتبار سرعات الرياح الإقليمية والاضطرابات، وخاصة في المناطق الساحلية أو المرتفعة.
أفضل الممارسات للتثبيت والصيانة
تركيب قنوات كهربائية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية لا يقتصر على تمديد الأنابيب وسحب الأسلاك فحسب، بل يشمل أيضًا ضمان أداء النظام وسلامته وامتثاله للمعايير على المدى الطويل. سواء كنت تعمل بموجب معايير NEC في الولايات المتحدة، أو CEC في كندا، أو قواعد AS/NZS للأسلاك في أستراليا ونيوزيلندا، فإن أساسيات تركيب قنوات كهربائية جيدة تبقى ثابتة. يوضح هذا القسم الممارسات الأساسية للتخطيط والتركيب والصيانة لأنظمة قنوات الطاقة المتجددة.
1. التخطيط والتصميم
التخطيط أولاً، ثم الأدوات لاحقًا
قبل البدء بأي أعمال، يجب إعداد مخطط تفصيلي لمسار الأنابيب بالكامل. يشمل ذلك تحديد مواقع ألواح الطاقة الشمسية، والمحولات، وأبراج توربينات الرياح، ووحدات الطاقة الكهرومائية، وصناديق التوصيل، والهياكل الكهربائية. يُقلل التصميم الجيد من الانحناءات غير الضرورية، ويُقصر مسارات الأسلاك، ويضمن تجنب الأنابيب للمخاطر المادية أو المناطق التي يصعب الوصول إليها.
الالتزام بالقواعد
تتمتع كل منطقة بقانون كهربائي خاص بها، ولكن جميعها تؤكد على السلامة والمواد المناسبة وحماية البيئة.
ويضمن العمل مع المفتشين المحليين أو السلطة المختصة التعرف المبكر على أي ثغرات في الامتثال.
اختر المادة المناسبة
يعتمد اختيار الأنابيب على الموقع والتعرض والحمل. يُستخدم البولي فينيل كلوريد المقاوم للأشعة فوق البنفسجية بشكل شائع في أسطح المنازل. قد يلزم استخدام معادن صلبة في المناطق شديدة التعرض للصدمات. غالبًا ما تستخدم الأنابيب تحت الأرض أنابيب البولي فينيل كلوريد أو البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) شديدة التحمل، ويجب أن تكون مانعة لتسرب الماء. اختيار الأنابيب المناسبة للبيئة المناسبة يمنع الأعطال المبكرة ويقلل من تكاليف الصيانة.
2. تقنيات التثبيت
استخدم الأدوات المناسبة
يبدأ التركيب الجيد باستخدام الأدوات المناسبة: ثني الأنابيب للحصول على منحنيات ناعمة، وقواطع لحواف نظيفة، وشريط لاصق لسحب الأسلاك، وأدوات إزالة النتوءات لمنع تلف الكابلات. فالحواف الحادة أو الأنابيب غير المُثبّتة جيدًا قد تُدمّر نظامًا مُصمّمًا بشكل جيد.
حدود الانحناءات والأطوال
توصي معظم القوانين بألا تتجاوز زاوية الانحناء الكلية 360 درجة (أي أربعة انحناءات بزاوية 90 درجة) بين نقاط السحب لتجنب إجهاد السحب المفرط. عند الحاجة إلى انحناءات، تساعد عمليات المسح ذات نصف القطر الأكبر على تقليل إجهاد الأسلاك. إضافة صناديق التوصيل في نقاط استراتيجية يُبسط التركيب والصيانة المستقبلية.
دعم القناة بشكل آمن
قد تتدلى الأنابيب المفكوكة أو تتحرك أو تنكسر. تشترط كل من NEC وCEC وAS/NZS دعم الأنابيب على فترات منتظمة، عادةً على بُعد متر واحد (3 أقدام) من كل وصلة أو صندوق، وكل 3 أمتار (10 أقدام) للمسارات المستقيمة (تختلف قليلاً باختلاف المادة والكود). كما يجب أن تقاوم الدعامات الخارجية التآكل.
أفضل ممارسات سحب الأسلاك
سحب الأسلاك جهد جماعي. للجري لمسافات طويلة أو معقدة:
استخدم مواد التشحيم لتقليل الاحتكاك وتجنب تلف الموصل.
قم بفحص القناة مسبقًا بحثًا عن أي حطام أو حواف حادة.
قم بتطبيق شد متساوي لتجنب الإفراط في التمدد أو تشويش الكابلات.
اتبع نسب التعبئة المستندة إلى الكود لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان تدفق الهواء.
متطلبات فصل الكابلات
إن الحفاظ على الفصل المناسب بين أنواع الدوائر المختلفة أمر ضروري:
لا يجوز تجميع كابلات التيار المتردد والتيار المستمر معًا ما لم يتم تصنيفها خصيصًا لذلك وتتم حمايتها بشكل مناسب.
يجب تشغيل كابلات الطاقة وكابلات الإشارة/التحكم في قنوات منفصلة لمنع التداخل الكهرومغناطيسي.
في عمليات توصيل الدوائر المتعددة، يتم تفضيل استخدام المقسمات أو مسارات التوصيل المخصصة.
دعم وإصلاح القنوات
يعد الدعم الميكانيكي المناسب أمرًا حيويًا لإطالة عمر القناة والامتثال للكود:
يجب تثبيت الأنابيب بشكل آمن مع وجود مسافات محددة حسب نوع المادة ومتطلبات الكود.
يجب أن تقاوم الدعامات أحمال الرياح والاهتزازات والتمدد الحراري، وخاصة بالنسبة لمحطات الطاقة الشمسية الطويلة على الأسطح أو أبراج توربينات الرياح.
يوصى باستخدام المشابك والسروج المقاومة للأشعة فوق البنفسجية في البيئات الخارجية.
سد جميع الوصلات
أي فتحة في نظام قنواتك تُعدّ فرصةً للرطوبة. خاصةً في الأنظمة المدفونة أو الخارجية، يجب إحكام إغلاق جميع التركيبات والوصلات والوصلات.
3. سلامة النظام على المدى الطويل
لا ينتهي التركيب عند سحب الأسلاك. ضمان سلامة النظام وفعاليته على مر السنين يتطلب مراقبة منتظمة وتوثيقًا دقيقًا.
عمليات التفتيش البصرية الروتينية
تحقق من علامات التآكل، أو التلف الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية، أو ارتخاء الدعامات، أو التآكل، أو تسرب المياه. انتبه جيدًا للأنابيب المكشوفة، ونقاط الدخول المدفونة، وصناديق التوصيل.
الحفاظ على الأختام والملصقات
تتدهور مواد الختم بمرور الوقت، خاصةً مع التعرض للأشعة فوق البنفسجية والعوامل الجوية. افحصها واستبدلها عند الحاجة. تأكد من وضع علامات واضحة على جميع الدوائر الكهربائية ومفاتيح الإغلاق والمكونات الرئيسية لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها بسرعة.
إصلاح المشكلات على الفور
يجب معالجة أي تشققات في الأنابيب، أو انسداد في الأنابيب، أو أي علامات تكثف داخل الصناديق فورًا. قد يؤدي تجاهلها إلى تلف العزل أو تآكل النظام.
احتفظ بسجلات جيدة
وثّق جميع مسارات الأنابيب وأنواع الموصلات والقياسات الرئيسية. هذا يُسهّل عمليات التحديث والفحص والإصلاحات الطارئة مستقبلًا. النظام المُعلّم بوضوح أسهل في الصيانة وأكثر أمانًا في التشغيل.
5 تحديات شائعة وحلول لموصلات الكهرباء
غالبًا ما تعمل أنظمة الطاقة المتجددة في بيئات قاسية، بدءًا من أسطح المنازل شديدة الحرارة والحقول المفتوحة العاصفة وصولًا إلى ضفاف الأنهار الرطبة. تُشكل هذه الظروف تحديات فريدة لتركيبات الأنابيب التي تحمي وتوجه الأسلاك الكهربائية المهمة. يُعد فهم المشكلات الشائعة وكيفية حلها أمرًا أساسيًا لأنظمة طويلة الأمد ومتوافقة مع القوانين وقليلة الصيانة.
1. دخول الماء والتآكل
الرطوبة من أكثر المخاطر التي تهدد أنظمة الأنابيب. يمكن أن تتسرب عبر التركيبات المفكوكة، أو الشقوق، أو التكثف، أو الفيضانات، مما يؤدي إلى الصدأ والتآكل، وفي النهاية تعطل النظام. وتتفاقم هذه المشكلة بشكل خاص في التركيبات الخارجية والساحلية.
2. الأضرار الميكانيكية
تُعدّ أنابيب أنظمة الطاقة المتجددة عُرضةً للتأثيرات المادية، سواءً من الحياة البرية، أو المعدات المتحركة، أو حركة المشاة، أو الاهتزازات الناتجة عن الرياح. ومع مرور الوقت، قد يؤدي ذلك إلى سحق أو تشقق أو تآكل الأنابيب أو الكابلات الداخلية.
3. التمدد الحراري والتعرض للأشعة فوق البنفسجية
يؤدي ضوء الشمس المباشر وتغير درجات الحرارة إلى تمدد وتقلص مواد الأنابيب. وعدم وجود مساحة كافية للتحرك، قد يؤدي إلى تشقق الأنابيب أو إجهاد الوصلات. كما أن التعرض للأشعة فوق البنفسجية يُسبب تدهور المواد مع مرور الوقت، وخاصةً الأنابيب البلاستيكية.
4. مخاطر التأريض والترابط
قد يؤدي سوء التأريض إلى مخاطر الصدمات الكهربائية، وارتفاع مفاجئ في التيار الكهربائي، وتلف النظام. في أنظمة الطاقة المتجددة، يُعدّ الربط السليم للأجزاء المعدنية ومسارات التأريض أمرًا بالغ الأهمية لضمان سلامة الأفراد وحماية المعدات.
5. فصل الدوائر والاكتظاظ
غالبًا ما تتطلب أنظمة الطاقة المتجددة تمديد كابلات التيار المتردد والتيار المستمر وكابلات الاتصالات، ولكل منها مستويات جهد وحساسية إشارة مختلفة. قد يؤدي سوء التخطيط أو ازدحام مسارات التوصيلات إلى تداخل أو ارتفاع درجة الحرارة أو مخالفات للوائح.
حلول ليديس لهذه التحديات
توفر ليديس مجموعة متكاملة من أنظمة الأنابيب والملحقات المصممة خصيصًا لتحمل تحديات بيئات الطاقة المتجددة. إليكم كيف تعالج ليديس كل مشكلة:
حماية مقاومة للماء والتآكل
تمنع أنظمة الأنابيب والتجهيزات الحاصلة على تصنيف IP والمزودة بأختام مقاومة للماء دخول الرطوبة.
تضمن المواد المقاومة للتآكل، بما في ذلك المعدن المغطى بالـ PVC أو الألياف الزجاجية، طول العمر في المناطق الرطبة أو الساحلية.
قنوات قوية ومقاومة للصدمات
عروض ليديس أنبوب صلب شديد التحمل و قنوات مموجة مصنوعة من مادة PVC عالية القوة أو المعدن أو الألياف الزجاجية.
تقاوم هذه المنتجات السحق والصدمات والتآكل الناتج عن القوارض أو الإجهاد البدني.
تتوفر أدوات التثبيت الآمنة والفواصل المناسبة لدعم المسافات الطويلة ومنع الترهل.
حلول التمدد الحراري
تم اختبار قنوات Ledes لتتحمل التغيرات الشديدة في درجات الحرارة.
تسمح الوصلات التوسعية والحلقات والإزاحات بحركة القناة دون إتلاف الوصلات.
تُصنع منتجات Ledes من مواد مقاومة للأشعة فوق البنفسجية لتجنب التشقق أو تغير اللون بسبب التعرض لأشعة الشمس.
حول دعم التأريض والترابط
تُوفر ليديس أنظمةً غير معدنية لا تحتاج إلى تأريض، وتأتي مع ملحقات خاصة للحفاظ على سلامة النظام. مع ذلك، لا تزال الموصلات الداخلية بحاجة إلى تأريض إذا كان التأريض مطلوبًا بموجب قانون النظام الكهربائي.
التوجيه الذكي لأنواع الدوائر المتعددة
توفر شركة Ledes قنوات بأحجام وتكوينات متعددة لتمكين فصل خطوط التيار المتردد والتيار المستمر وخطوط البيانات.
تساعد ملحقات إدارة الكابلات على تقليل الازدحام وتسهيل الصيانة.
تتوفر خيارات مقاومة للحريق وخالية من الهالوجين (LSZH) منخفضة الدخان للتركيبات الأكثر أمانًا في المناطق المغلقة أو العامة.
خاتمة
مع تسارع العالم نحو الطاقة النظيفة والمتجددة، تلعب أنظمة توصيلات الكهرباء دورًا بالغ الأهمية، وإن كان غالبًا ما يُغفل، في ضمان سلامة وموثوقية وطول عمر منشآت الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الحركية المائية. بدءًا من حماية الأسلاك في البيئات الخارجية القاسية ووصولًا إلى تلبية المتطلبات المتطورة للمواصفات الكهربائية الوطنية والدولية، يجب اختيار حلول توصيلات الكهرباء بعناية وحكمة.
في هذه المقالة، استكشفنا المتطلبات الفريدة لأنظمة الطاقة المتجددة، واستعرضنا أنواع الأنابيب الرئيسية المستخدمة في هذا القطاع، ودرسنا كيف تُشكل المعايير الرائدة - NEC (الولايات المتحدة الأمريكية)، وCEC (كندا)، وAS/NZS (أستراليا/نيوزيلندا) - ممارسات تركيب الأنابيب. تُقدم هذه المعايير إرشاداتٍ أساسية حول التأريض، وفصل الدوائر، واختيار المواد، وحماية البيئة، وأداء النظام على المدى الطويل.
سواء كنت تعمل في مشروع للطاقة الشمسية على السطح، أو مزرعة رياح بحرية، أو نظام طاقة مائية يعمل بالنهر، فإن اختيار القناة الصحيحة هو أكثر من مجرد تفصيل - إنه أساس لبنية تحتية آمنة ومستعدة للمستقبل للطاقة المتجددة.
الأسئلة الشائعة
لماذا تعتبر الأنابيب الكهربائية ذات أهمية بالغة لأنظمة الطاقة المتجددة؟
تحمي الأنابيب الكهربائية الأسلاك من المخاطر البيئية كالرطوبة والأشعة فوق البنفسجية والحرارة والأضرار الميكانيكية. في أنظمة الطاقة المتجددة، وخاصةً محطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية، تجعل المواقع المكشوفة، وطول الأسلاك، والجهد الكهربائي العالي، تركيب الأنابيب الكهربائية بشكل صحيح أمرًا ضروريًا لضمان السلامة، والامتثال للقوانين، والموثوقية على المدى الطويل.
ما هو الفرق بين التأريض والترابط الكهربائي، ولماذا يعتبران مهمين؟
يُوصل التأريض الأنظمة الكهربائية بالأرض لتبديد تيارات الأعطال بأمان. أما الترابط فيربط جميع الأجزاء المعدنية للحفاظ على تكافؤ الجهد والقضاء على فروق الجهد الخطيرة. يُعدّ كلا النظامين أساسيين في أنظمة الطاقة المتجددة لحماية الأشخاص والمعدات، وهما إلزاميان بموجب القوانين الكهربائية العالمية.
لماذا من المهم فصل دوائر التيار المتردد والتيار المستمر في أنظمة الطاقة المتجددة؟
يساعد فصل دوائر التيار المتردد والتيار المستمر على منع التداخل الكهربائي، ويقلل من خطر الأعطال، ويُبسّط الصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها. تشترط لوائح الكود في العديد من المناطق، مثل NEC وAS/NZS 3000، الفصل الفعلي بين أسلاك التيار المتردد والتيار المستمر، غالبًا عبر قنوات أو صواني أو أغلفة مختلفة، لضمان التشغيل الآمن وتقليل مخاطر الحرائق.
هل يمكنني استخدام أنابيب PVC في أنظمة طاقة الرياح؟
نعم، يُمكن استخدام أنابيب PVC في أنظمة طاقة الرياح، خاصةً في الأسلاك تحت الأرض أو تطبيقات قواعد الأبراج. مع ذلك، يجب أن تكون مقاومة للأشعة فوق البنفسجية ومتينة ميكانيكيًا عند تعرضها للعوامل الجوية. في البيئات القاسية أو في حالات الجهد العالي، يُفضّل استخدام أنابيب معدنية صلبة أو من الألياف الزجاجية.
هل هناك حاجة إلى توصيل جميع أسلاك الطاقة الشمسية وطاقة الرياح؟
ليس دائمًا، ولكنه مُوصى به بشدة أو مطلوب بموجب القانون في معظم التطبيقات. يجب حماية الأسلاك المكشوفة في الأنابيب، خاصةً على أسطح المنازل أو التركيبات الخارجية. كما يُعزز استخدام الأنابيب عمر النظام، وجماليته، وسلامته، ويُساعد في تلبية متطلبات التأريض والعزل ومقاومة العوامل الجوية.
ما هو نوع الموصل الكهربائي الأفضل لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟
تُستخدم أنابيب PVC الصلبة على نطاق واسع في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية نظرًا لمقاومتها للأشعة فوق البنفسجية والتآكل وفعاليتها من حيث التكلفة. ومع ذلك، في المناطق المعرضة لأشعة الشمس المباشرة أو الإجهاد الميكانيكي، يُفضّل استخدام أنابيب معدنية (مثل EMT أو الألومنيوم) لمزيد من المتانة وقدرة التأريض.
ما هي الأنابيب المستخدمة في أنظمة الطاقة الهيدروكينتيكية (القائمة على الماء)؟
غالبًا ما تتطلب أنظمة الهيدروكينيتي أنابيب متينة ومقاومة للتآكل، خاصةً في البيئات المغمورة أو الرطبة. تُستخدم الأنابيب المرنة غير المعدنية المقاومة للسوائل (LFNC) أو أنابيب HDPE عادةً للتطبيقات تحت الماء، بينما يمكن استخدام أنابيب PVC للأجزاء الجافة والأرضية. يجب أن تضمن جميع أنواع الأنابيب حمايةً من تسرب المياه ومتانةً ميكانيكيةً.
هل تتطلب NEC أنواعًا خاصة من الأنابيب لتركيبات الطاقة المتجددة؟
نعم، مع أن قانون الطاقة الوطنية لا يشترط دائمًا استخدام مادة محددة، إلا أنه يشترط أن تلبي الأنابيب المستخدمة في أنظمة الطاقة المتجددة المتطلبات البيئية والميكانيكية ومتطلبات الجهد الكهربي للتركيب. على سبيل المثال، تُشدد المادة 690 (الطاقة الشمسية الكهروضوئية) والمادة 694 (أنظمة طاقة الرياح) على طرق التوصيل السليمة، والحماية من التلف المادي، والتعرض للأشعة فوق البنفسجية، وهو ما يُرشد غالبًا اختيار الأنابيب المعدنية أو غير المعدنية المقاومة لأشعة الشمس.
كيف يختلف CEC عن NEC في متطلبات القنوات للطاقة الشمسية؟
يتشابه قانون الكهرباء الكندي (CEC) وقانون الكهرباء الوطني (NEC) بشكل عام من حيث الغرض، لكنهما يختلفان في جداول أحجام الأنابيب ومتطلبات الموافقة. على سبيل المثال:
لدى CEC متطلبات أكثر صرامة فيما يتعلق بالأداء في الطقس البارد والحماية الميكانيكية.
غالبًا ما تفضل شركة CEC الكابلات المدرعة أو الأنابيب المعدنية الصلبة لأنظمة الطاقة الشمسية المثبتة على السطح.
تختلف الموافقات المادية (CSA في كندا مقابل UL في الولايات المتحدة).
هل يمكنني استخدام الأنابيب المرنة لتطبيقات الطاقة المتجددة؟
نعم. تُستخدم الأنابيب المعدنية المرنة المقاومة للسوائل (LFMC) أو الأنابيب المرنة غير المعدنية عادةً لتوصيل الأجزاء المتحركة (مثل أنظمة تتبع الطاقة الشمسية أو صناديق التوصيل) أو لمقاومة الاهتزازات في توربينات الرياح. يجب أن تكون الأنابيب المرنة مقاومة للأشعة فوق البنفسجية ودرجة الحرارة والماء عند استخدامها في الهواء الطلق.
هل يجب أن تكون مواد الأنابيب مقاومة للأشعة فوق البنفسجية للتركيبات الشمسية؟
بالتأكيد. تتعرض أنظمة الطاقة الشمسية لأشعة فوق بنفسجية كثيفة على مدى سنوات عديدة. الأنابيب غير المقاومة للأشعة فوق البنفسجية تتدهور أو تتشقق أو تصبح هشة، مما يؤدي إلى تلفها. يُنصح باستخدام أنابيب PVC أو LSZH المقاومة للأشعة فوق البنفسجية أو الأنابيب المعدنية ذات الطلاء الواقي لتطبيقات الطاقة الشمسية الخارجية.
ما هي الطاقة الحركية المائية وكيف تعمل؟
الطاقة الحركية المائية هي الكهرباء المُولَّدة من حركة المياه دون الحاجة إلى سدود. تلتقط الأنظمة الطاقة من تيارات المد والجزر، أو الأنهار، أو أمواج المحيط باستخدام توربينات تحت الماء أو مولدات عائمة. تُدير الطاقة الحركية للمياه المتدفقة التوربينات، التي تُحوِّل الحركة إلى كهرباء.
كيف يعمل نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟
تُحوّل أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ضوء الشمس إلى كهرباء باستخدام الألواح الشمسية. يُرسَل التيار المستمر المُولّد عبر عاكس يُحوّله بدوره إلى تيار متردد للاستخدام المنزلي أو عبر الشبكة. تحمل الأنابيب الأسلاك الكهربائية وتحميها في جميع أنحاء النظام، من الألواح إلى العاكس ولوحات التوزيع.
لماذا تعتبر الطاقة المتجددة أفضل للبيئة؟
تُنتج مصادر الطاقة المتجددة، كالطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية، انبعاثاتٍ قليلةً أو معدومةً من غازات الاحتباس الحراري، وتُقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري، وتُقلل من تلوث الهواء والماء. كما تُساهم في مكافحة تغير المناخ، ويمكن تجديد مواردها بشكل مستدام، مما يجعلها مُجديةً بيئيًا واقتصاديًا على المدى الطويل.
مراجع:
EN 
FR 
ES 
ES_MX 
PT 
AR 
DE 
KO 
ZH 